Stephen Hawking meninggal hari ini (14 Mac), meninggalkan warisan besar karya sebagai astrofizik, komunikator komunikator, aktivis, dan tokoh kebanggaan budaya pop. Dan pada hari kematiannya, persoalan yang dibangkitkan dan diteruskan sehingga tahun-tahun terakhir hidupnya masih belum dijawab: Bisakah maklumat benar-benar hilang ke alam semesta?
Kertas Hawking yang paling terkenal, "Letupan Hole Hitam ?," diterbitkan 44 tahun yang lalu pada tahun 1974, mengambil kepak ke seluruh tanggapan lubang hitam yang difahami oleh ahli fizik sebelumnya. Dan itu adalah kejutan pertama Hawking pada soalan asas itu.
"Secara klasik, lubang hitam harus 'sangat sejuk' dalam erti kata ia menyerap segalanya tetapi tidak memancarkan apa-apa. Inilah cara mereka difahami pada awal tahun 1970-an," kata Robert McNees, seorang ahli fizik di Universiti Loyola di Chicago, .
Lubang hitam seperti itu tidak akan memancarkan tenaga, dan tidak dapat melepaskannya. Ia hanya akan ... wujud, sejuk, senyap, dan abadi. Kertas Hawking membuat lubang hitam hidup - dan mungkin fana.
"Apabila Stephen menganggap kesan mekanik kuantitari pada pertengahan 70-an, dia mendapati bahawa lubang hitam seharusnya, pada dasarnya, memancarkan seolah-olah ia adalah objek termal dengan suhu," McNees memberitahu Live Science. "Jika mereka memancarkan tenaga maka jisimnya akan berkurang dan dia mendapati bahawa ketika ini berlaku, ketika mereka menyusut, suhu mereka naik dan mereka memancarkan lebih cepat."
Akhirnya, mungkin, lubang hitam akan hilang sepenuhnya, atau mengecut ke nubbin kecil. Tanpa mengimbangi sepenuhnya dan mekanik kuantum dalam teori yang kuat "graviti kuantum" (apa yang fizik memanggil "teori segala-galanya"), tahap terakhir penyejatan lubang hitam itu menjadi misteri.
"Masalahnya ialah, menurut pengiraannya, sinaran itu bersifat termal. Ia tidak menyimpan apa-apa maklumat tentang keadaan bahan yang membentuk lubang hitam, dan ini akan melanggar peraturan asas dalam mekanik kuantum," tulis McNees .
Fizik kuantum memerlukan bahawa masa depan dan masa depan setiap zarah sepatutnya, pada prinsipnya, mungkin untuk mencari dan menghubungkan melalui satu siri peristiwa rantai, kausal, probabilistik. Tetapi jika lubang hitam melepaskan sup partikel yang tidak dibezakan dengan maklumat mereka - sejarah mereka - tidak dapat dipadamkan semula, maka keperluan tersebut pada asasnya pecah.
"paradoks maklumat lubang hitam," dan percubaan untuk menyelesaikannya telah mendorong banyak kerja dalam graviti kuantum sejak mula-mula diartikulasikan, "tulis McNees.
Hawking telah menjadi seorang ahli fizik yang berjaya pada tahun 1974. Dan banyak biografi ringkas membayangkan bahawa, berikutan penerbitan buku sains popularnya 1988 "Suatu Sejarah Singkat Masa," karya ilmiahnya yang paling penting adalah di belakangnya. Tetapi Hawking terus menghasilkan kertas saintifik yang penting dan kontroversial sehingga seawal dekad ini, bertentangan dengan paradoks yang diperkenalkannya beberapa dekad sebelumnya.
Kertas kerja akhir yang paling dramatik Hawking menulis mencadangkan lubang hitam kerana mereka telah difahami secara klasik tidak wujud sama sekali.
Dalam "Pemeliharaan Maklumat dan Peramalan Cuaca untuk Lubang Hitam," yang diterbitkan pada tahun 2014, beliau mencadangkan bahawa "cakrawala acara" di sekitar lubang hitam, titik di luar yang walaupun cahaya tidak dapat melepaskan, tidak benar-benar wujud. Sebaliknya, dia menulis, hanya ada "cakrawala" cakrawala yang terperangkap yang boleh memudar dan membolehkan cahaya melarikan diri.
"Ketiadaan cakrawala acara bermakna bahawa tidak ada lubang hitam - dalam erti rezim yang cahaya itu tidak dapat melarikan diri ke infiniti," tulis Hawking.
Beliau juga mencadangkan beberapa masalah konseptual asas dengan beberapa ciri fizik telah dikaitkan dengan lubang hitam, seperti "firewall" di sekeliling sempadan mereka yang menghancurkan pemerhati yang cuba masuk.
Itu bukan kata akhir Hawking tentang sains. Seperti yang baru-baru ini pada tahun 2016, Hawking menerbitkan karya tulis dengan ahli fizik University of Cambridge Malcolm Perry dan ahli fizik Universiti Harvard Andrew Strominger yang disebut "Soft Hair on Black Holes."
Pasukan penyelidik berpendapat bahawa lubang hitam dikelilingi oleh zarah "lembut" atau sifar tenaga, yang mereka panggil rambut. Rambut itu, mereka menulis, menyimpan maklumat yang hilang dari zarah yang dipancarkan oleh lubang hitam pada "plat hologram" di luar kawasan sempadan lubang hitam. Oleh itu, maklumat, sementara pelarian, tidak pernah benar-benar hilang.
"Penerangan lengkap mengenai plat hologram dan resolusi paradoks maklumat tetap menjadi cabaran terbuka, yang kami telah mempersembahkan alat baru dan konkrit untuk ditangani," tulis mereka.
Walaupun hampir akhir hayatnya, Hawking kekal sangat ahli sains yang bekerja, menyampaikan idea-idea yang maju bidangnya, dan idea rakan-rakannya ditolak.
"Adalah kesan saya bahawa kertas kerja 2014 tidak diterima secara meluas. Kertas tahun 2016, sebaliknya, yang bekerja dengan Perry dan Strominger, adalah arahan bahawa orang masih aktif bekerja," tulis McNees.
"Paradoks maklumat lubang hitam menjadi salah satu soalan yang menentukan bagi orang yang bekerja pada graviti kuantum, dan, kerana ia tetap tidak dijawab, saya fikir ia masih merupakan persoalan yang paling menarik yang dibangkitkan."
